C++继承

2019-10-23 0 条评论 58 次阅读 0 人点赞

继承

1. 继承的概念及定义

1.1 概念

继承机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段,它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展,增加功能,这样产生新的类,称派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构, 体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的复用都是函数复用,继承是类设计层次的复用。

class Person{
public:
    void Print(){
    cout << "name:" << _name << endl;
    cout << "age:" << _age << endl;
    }
protected:
    string m_name = "peter"; // 姓名
    int m_age = 18; // 年龄
};
// 继承后父类的Person的成员(成员函数+成员变量)都会变成子类的一部分。
// 这里体现出了Student和Teacher复用了Person的成员。
class Student : public Person{
protected:
    int m_stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person{
protected:
    int m_jobid; // 工号
};

int main(){
    Student s;
    Teacher t;
    s.Print();
    t.Print();
    return 0;
}

1.2 定义

class 派生类名称: public 基类名称{};

根据继承关系和访问限定符的不同有以下的访问形式:

类成员/继承方式 public继承 protected继承 private继承
基类的public成员 派生类的public成员 派生类的protected成员 派生类的private成员
基类的protected成员 派生类的public成员 派生类的protected成员 派生类的private成员
基类的public成员 派生类中不可见 派生类中不可见 派生类中不可见

1.3 总结

  1. 基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私有成员被集成到了派生类对象中,但是语法上限制派生类对象不管在类中还是类外面都不能去访问它。
  2. 基类private成员在派生类中是不能访问;如果基类成员不想在类外直接被访问,但需要再派生类中能访问,那就定义为protected。可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。
  3. 总结上面的表格可以得出结论:基类的私有成员在子类都是不可见。基类的其他成员在子类的访问方式==Min(成员在基类的访问限定符, 继承方式),判断规则是public > protected > private。
  4. 使用关键字class时默认的继承方式是private,使用struct时默认的继承方式是public,推荐写出继承方式。
  5. 实际编程当中很少使用privite和protected继承,以pbulic继承为主;因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里面使用,实际中扩展维护性不强。

2. 隐藏(覆盖)

  • 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域

  • 当派生类中存在和基类重名的成员(函数或变量),子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问,基类的成员函数被隐藏

  • 可以在子类的作用域中, 用父类类名::成员的方式直接访问

  • 成员函数的隐藏,只需要函数名相同就构成隐藏。

  • 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员

// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系,可以看出这样代码虽然能跑,但是非常容易混淆
class Person{
protected :
     string m_name = "Kingming"; // 姓名
     int m_num = 111; // 身份证号
};
class Student : public Person{
public:
    void Print(){
    cout <<" 姓名:" << m_name<< endl;
    cout <<" 身份证号:" << Person::m_num<< endl;
    cout <<" 学号:" << m_num << endl;
    }
protected:
    int m_num = 999; // 学号
};
void Test(){
    Student s1;
    s1.Print();
};

3. 基类和派生类对象赋值转换

  • 派生类对象可以赋值给基类的对象/基类的指针/基类的引用。

  • 基类对象不能赋值给派生类对象(基类作用范围广, 派生类类作用范围窄, 基类里包含了派生类指针),反之不行。

  • 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才 是安全的。(这里基类如果是多态类型,可以使用RTTI的dynamic_cast 来 进行识别后进行安全转换)

  • 将子类的对象的指针转化为父类的指针, 然后就可以访问被隐藏的成员了

class Person
{
protected :
    string m_name; // 姓名
    string m_sex; // 性别
    int m_age; // 年龄
};
class Student : public Person{
public:
    int m_No; // 学号
};

void Test (){
    Student s;
    // 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
    Person p = s;
    Person *pptr = &s;
    Person& rp = s;

    //2.基类对象不能赋值给派生类对象
    s = p;

    // 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
    pptr = &s
    Student *ps1 = (Student*)pptr;//这种情况转换时可以的。
    ps1->m_No = 10;

    pptr = &p;
    Student* ps2 = (Student*)pptr;//这种情况转换时虽然可以,但是会存在越界访问的问题
    ps2->m_No = 10;
 }

4.派生类的默认成员函数

6个默认成员函数,“默认”的意思就是指我们不写,编译器会变我们自动生成一个,那么在派生类中,这几个 成员函数是如何生成的呢?

  1. 派生类的构造函数必须调用基类的构造函数初始化基类的那一部分成员。如果基类没有默认的构造函 数,则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用。
  2. 派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。
  3. 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。
  4. 派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派生类 对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序。
  5. 派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
  6. 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。

若要构造一个无法被继承的类,只需将构造函数私有化,派生类就调不到基类的构造函数;或使用c++11的关键字final

5. 继承与友元

友元关系不能继承,也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员。

6. 继承与静态成员

基类定义了static静态成员,则整个继承体系中只有一个这样的成员(其他的都是拷贝)。无论派生出多少个子类,都只有一个static成员实例。

7. 菱形继承与虚继承

这个部分请看另一篇博客C++多态

L_KingMing

这个人太懒什么东西都没留下

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